При дизајнирање на систем за цевководи под притисок, назначениот инженер често ќе специфицира дека цевководите на системот треба да одговараат на еден или повеќе делови од Кодексот за цевководи под притисок ASME B31. Како инженерите правилно ги следат барањата за кодови при дизајнирање системи за цевки?
Прво, инженерот мора да одреди која спецификација за дизајн треба да се избере. За системи за цевки под притисок, ова не е нужно ограничено на ASME B31. Другите шифри издадени од ASME, ANSI, NFPA или други управувачки организации може да се регулираат според локацијата на проектот, апликацијата итн. Во ASME B31, моментално има седум посебни делови во сила.
ASME B31.1 Електрични цевководи: Овој дел опфаќа цевководи во електрани, индустриски и институционални постројки, геотермални системи за греење и системи за централно и централно греење и ладење. Ова ги вклучува надворешните и надворешните цевки на котелот што не се користат за инсталирање котли од ASME Оддел I. разни други системи опишани во параграф 100.1.3 од ASME B31.1. Потеклото на ASME B31.1 може да се следи наназад во 1920-тите, со првото официјално издание објавено во 1935 година.
ASME B31.3 Процесни цевководи: Овој дел ги опфаќа цевките во рафинериите;хемиски, фармацевтски, текстилни, хартиени, полупроводнички и криогени растенија;и придружните постројки за преработка и терминали. Овој дел е многу сличен на ASME B31.1, особено кога се пресметува минималната дебелина на ѕидот за прави цевки. Овој дел првично беше дел од B31.1 и првпат беше издаден одделно во 1959 година.
ASME B31.4 Транспортни системи за цевководи за течности и кашеста маса: Овој дел опфаќа цевководи што транспортираат првенствено течни производи помеѓу постројките и терминалите, и во терминалите, пумпните, климатските и мерните станици. Овој дел првично беше дел од B31.1 и првпат беше издаден одделно во 1959 година.
ASME B31.5 Цевководи за ладење и компоненти за пренос на топлина: Овој дел ги опфаќа цевките за ладилни средства и секундарни средства за ладење. Овој дел првично беше дел од B31.1 и првпат беше објавен одделно во 1962 година.
ASME B31.8 Цевководни системи за пренос и дистрибуција на гас: Ова вклучува цевководи за транспорт на првенствено гасовити производи помеѓу изворите и терминалите, вклучувајќи компресори, станици за климатизација и мерење;и цевководи за собирање гас. Овој дел првично беше дел од B31.1 и првпат беше пуштен одделно во 1955 година.
ASME B31.9 Цевководи за градежни услуги: Овој дел ги опфаќа цевките кои вообичаено се наоѓаат во индустриски, институционални, комерцијални и јавни згради;и живеалишта со повеќе единици за кои не е потребна големина, притисок и температурни опсези опфатени во ASME B31.1. Овој дел е сличен на ASME B31.1 и B31.3, но е помалку конзервативен (особено кога се пресметува минималната дебелина на ѕидот) и содржи помалку детали. Ограничен е на апликации со низок притисок и ниска температура ASME1, како што е првпат објавено во параграфот B31.90.90. 982.
ASME B31.12 Цевководи и цевководи за водород: Овој дел ги опфаќа цевководите во гасовитиот и течен водороден сервис и цевководите во гасовитиот водороден сервис. Овој дел за прв пат беше објавен во 2008 година.
Која шифра за дизајн треба да се користи, на крајот зависи од сопственикот. Во воведот на ASME B31 се вели: „Одговорност на сопственикот е да го избере делот за код кој најмногу се приближува до предложената инсталација на цевки“.Во некои случаи, „повеќе делови за код може да се применат на различни делови од инсталацијата“.
Изданието на ASME B31.1 од 2012 година ќе послужи како примарна референца за последователните дискусии. Целта на овој напис е да го води инженерот кој го назначува низ некои од главните чекори во дизајнирањето на систем за цевковод под притисок усогласен со ASME B31. Следењето на упатствата на ASME B31.1 обезбедува добра репрезентација на општите методи на дизајнирање на системот. остатокот од ASME B31 се користи во потесни апликации, првенствено за специфични системи или апликации, и нема да се дискутира понатаму. Иако клучните чекори во процесот на дизајнирање ќе бидат истакнати овде, оваа дискусија не е исцрпна и целосниот код секогаш треба да се повикува при дизајнирање на системот. Сите референци на текстот се однесуваат на ASME B31.1 освен ако не е поинаку наведено.
По изборот на точниот код, дизајнерот на системот мора да ги прегледа и сите барања за дизајн специфични за системот.Параграф 122 (Дел 6) обезбедува барања за дизајн поврзани со системи кои вообичаено се среќаваат во апликациите за електрични цевководи, како што се пареа, напојна вода, гаснење и дување, цевководи за инструменти и системи за ослободување од притисок. 22 ги вклучуваат барањата за притисок и температура специфични за системот, како и различни ограничувања на јурисдикција што се разграничуваат помеѓу самиот котел, надворешните цевководи на котелот и надворешните цевководи кои не се од котел поврзани со цевководот на котелот ASME Part I.дефиниција.На слика 2 се прикажани овие ограничувања на барабанот котел.
Дизајнерот на системот мора да ги одреди притисокот и температурата на кои системот ќе работи и условите што треба да ги исполни системот.
Според став 101.2, внатрешниот проектен притисок не треба да биде помал од максималниот континуиран работен притисок (MSOP) во системот на цевки, вклучувајќи го и ефектот на статичката глава. Цевките подложени на надворешен притисок треба да бидат дизајнирани за максималниот диференцијален притисок што се очекува во услови на работа, исклучување или тест. цевката треба да биде дизајнирана да издржи надворешен притисок или треба да се преземат мерки за да се прекине вакуумот. Во ситуации кога проширувањето на течноста може да го зголеми притисокот, цевководните системи треба да бидат дизајнирани да го издржат зголемениот притисок или треба да се преземат мерки за да се намали вишокот притисок.
Почнувајќи од Дел 101.3.2, температурата на металот за дизајнот на цевките треба да биде репрезентативна за очекуваните максимално одржливи услови. За поедноставност, генерално се претпоставува дека температурата на металот е еднаква на температурата на течноста. Доколку сакате, просечната температура на металот може да се користи се додека температурата на надворешниот ѕид е позната. Посебно внимание треба да се посвети и на флуидите или на температурните услови на разменувачите на топлина во комбинаторот.
Честопати, дизајнерите додаваат безбедносна маржа на максималниот работен притисок и/или температура. Големината на маржата зависи од примената. Исто така, важно е да се земат предвид ограничувањата на материјалот при одредување на дизајнерската температура. За одредување високи температури на дизајнот (поголеми од 750 F) може да се бара употреба на легирани материјали наместо постандарден јаглероден челик. Вредностите на стресот за секој примерок за секој материјал за челик може да се задолжителни. обезбедуваат само вредности на стрес до 800 F. Продолжената изложеност на јаглероден челик на температури над 800 F може да предизвика карбонизирање на цевката, што ја прави покршлива и склона кон дефект.
Понекогаш инженерите исто така можат да специфицираат тест притисоци за секој систем.Параграф 137 дава насоки за тестирање на стрес. Вообичаено, хидростатското тестирање ќе биде специфицирано на 1,5 пати поголем од проектираниот притисок;сепак, обрачот и надолжните напрегања во цевководот не треба да надминуваат 90% од јачината на отпуштање на материјалот во став 102.3.3 (Б) за време на тестот за притисок.Се согласувам, ова е прифатливо.
Откако ќе се утврдат условите за дизајн, цевките може да се специфицираат. Првото нешто што треба да се одлучи е каков материјал да се користи. Како што беше споменато претходно, различни материјали имаат различни температурни ограничувања. Ставот 105 обезбедува дополнителни ограничувања за различни материјали за цевки. Изборот на материјалот зависи и од течноста на системот, како што е употребата на легури на никел во апликациите за корозивни хемиски цевки, користење нерѓосувачки челик со висока содржина на челик од 10% чист. за да се спречи корозија забрзана од протокот. Корозијата со забрзан проток (FAC) е феномен на ерозија/корозија за кој се покажа дека предизвикува сериозно разредување на ѕидот и дефект на цевките кај некои од најкритичните системи за цевки. работници и тешко повреди трет.
Равенката 7 и Равенката 9 во параграф 104.1.1 ја дефинираат минималната потребна дебелина на ѕидот и максималниот внатрешен проектен притисок, соодветно, за права цевка што подлежи на внатрешен притисок. Променливите во овие равенки го вклучуваат максималното дозволено напрегање (од Задолжителниот Додаток А), надворешниот дијаметар на цевката, факторот на материјалот (како што е прикажано во Табела 104.1 дополнителен број W). Специфицирањето на соодветниот материјал за цевки, номиналниот дијаметар и дебелината на ѕидот може да биде повторувачки процес кој може да вклучува и брзина на течност, пад на притисокот и трошоци за цевки и пумпање. Без оглед на апликацијата, потребната минимална дебелина на ѕидот мора да се потврди.
Може да се додаде дополнителен додаток за дебелина за да се компензира од различни причини, вклучително и FAC. Може да се бараат додатоци поради отстранување на навои, слотови, итн. материјал потребен за правење механички спојници. Според став 102.4.2, минималниот додаток треба да биде еднаков на длабочината на навојот, плус дополнителната цврстина на обработката, може да се обезбеди дополнителна толеранција или цевководи. свиткување поради надредени оптоварувања или други причини дискутирани во став 102.4.4. Може да се додадат и додатоци за да се земат предвид заварените споеви (став 102.4.3) и колена (став 102.4.5). век на траење на цевководот во согласност со став 102.4.1.
Изборниот Анекс IV дава насоки за контрола на корозија. Заштитни облоги, катодна заштита и електрична изолација (како што се изолационите прирабници) се сите методи за спречување на надворешна корозија на закопани или потопени цевководи. Инхибиторите на корозија или облоги може да се користат за да се спречи внатрешната корозија. статичко тестирање.
Минималната дебелина на ѕидот на цевката или распоредот потребен за претходните пресметки може да не е константна низ дијаметарот на цевката и може да бара спецификации за различни распореди за различни дијаметри. Соодветниот распоред и вредностите на дебелината на ѕидот се дефинирани во ASME B36.10 Заварени и бесшевни ковани челични цевки.
Кога го одредувате материјалот на цевката и ги изведувате пресметките што беа дискутирани претходно, важно е да се осигурате дека максимално дозволените вредности на напрегањето што се користат во пресметките се совпаѓаат со наведениот материјал. На пример, ако цевката од нерѓосувачки челик A312 304L е погрешно наведена наместо A312 304, максималната дебелина на ѕидот може да биде значајна разлика од два нерѓосувачки челик. .Исто така, методот на производство на цевката треба да биде соодветно специфициран. На пример, ако за пресметката се користи максималната дозволена вредност на напрегањето за бесшевната цевка, треба да се наведе цевката без шевови.
На пример, да претпоставиме дека проектната температура на цевководот е 300 F и проектниот притисок е 1.200 psig. 2″ и 3″. Ќе се користи јаглеродна челична жица (A53 степен Б без шевови). Определете го соодветниот план за цевководи што треба да го наведете за да ги исполни барањата на ASME B31.1.
Следно, определете ги максимално дозволените вредности на напрегањето за A53 Степен Б на горенаведените дизајнерски температури од Табела А-1. Имајте предвид дека вредноста за бесшевната цевка се користи затоа што е наведена бесшевната цевка:
Додатокот за дебелина, исто така, мора да се додаде.
3 инчи. Прво ќе биде наведена цевката. Претпоставувајќи ја цевката од Распоред 40 и толеранција на глодање од 12,5%, пресметајте го максималниот притисок:
Распоредот 40 цевка е задоволителен за 3 инчи.цевка во дизајнерските услови наведени погоре. Следно, проверете 2 инчи. Гасоводот ги користи истите претпоставки:
2 инчи. Според условите за дизајнирање наведени погоре, за цевките ќе биде потребна подебела дебелина на ѕидот од Распоредот 40. Обидете се 2 инчи. Распоред 80 Цевки:
Додека дебелината на ѕидот на цевката е често ограничувачки фактор во дизајнот на притисокот, сепак е важно да се потврди дали употребените фитинзи, компоненти и врски се погодни за наведените услови на дизајнирање.
Како општо правило, во согласност со ставовите 104.2, 104.7.1, 106 и 107, сите вентили, фитинзи и други компоненти што содржат притисок, произведени според стандардите наведени во Табела 126.1, ќе се сметаат за погодни за употреба во нормални работни услови или под тие стандарди, доколку одредени стандарди треба да се свесни за одредени стандарди за притисок-температура. ако ограничувањата на отстапувањата од нормалното функционирање од оние наведени во ASME B31.1, ќе се применуваат построгите ограничувања.
На раскрсниците на цевките, се препорачуваат маици, попречни споеви, крстови, споеви заварени со гранки итн., произведени според стандардите наведени во Табела 126.1. Во некои случаи, раскрсниците на цевководи може да бараат уникатни врски со гранки.
За да го поедностави дизајнот, дизајнерот може да избере да ги постави условите за дизајн повисоки за да се исполни рејтингот на прирабниците од одредена класа на притисок (на пр. ASME класа 150, 300 итн.) како што е дефинирано од класата притисок-температура за специфични материјали специфицирани во ASME B16. дебелина на ѕидот или дизајн на други компоненти.
Важен дел од дизајнот на цевководи е да се осигура дека структурниот интегритет на системот за цевки се одржува откако ќе се применат ефектите од притисокот, температурата и надворешните сили. Структурниот интегритет на системот често се занемарува во процесот на дизајнирање и, ако не е добро направен, може да биде еден од поскапите делови на дизајнот. Проширување и флексибилност.
Ставот 104.8 ги наведува основните формули на кодот што се користат за да се утврди дали системот за цевки ги надминува напрегањата дозволени според кодот. Овие шифри вообичаено се нарекуваат континуирани оптоварувања, повремени оптоварувања и оптоварувања со поместување. Се претпоставува дека секое применето случајно оптоварување нема да делува на други случајни оптоварувања во исто време, така што секое случајно оптоварување ќе биде посебен случај на оптоварување во моментот на анализата.
Ставот 119 дискутира за тоа како да се справи со проширувањето и флексибилноста на цевките во системите за цевки и како да се одредат оптоварувањата на реакцијата.
За да се приспособи на флексибилноста на системот за цевки и да се осигури дека системот е правилно поддржан, добра практика е да се поддржуваат челични цевки во согласност со Табела 121.5. 121,5, тоа обично ќе резултира со помалку од 1/8 инчи поместување на само-тежината или попуштање.помеѓу потпорите на цевката. .Според равенката 1Б, дозволеното напрегање за оптоварувањата со поместување е обратно поврзано со одржливите оптоварувања. Затоа, со минимизирање на одржливото оптоварување, толеранцијата на стресот на поместување може да се максимизира. Препорачаното растојание за потпорите на цевките е прикажано на слика 3.
За да се осигури дека реакциските оптоварувања на системот за цевки се соодветно земени во предвид и дека напрегањата на кодот се исполнети, вообичаен метод е да се изврши компјутерски потпомогната анализа на стресот на цевководот на системот. Достапни се неколку различни софтверски пакети за анализа на стресот на цевководот, како што се Bentley AutoPIPE, Intergraph Caesar II, Piping Solutions Tri-Flex, или една од другите комерцијални предности на користењето на дизајнот на пакетите за напрегање. модел на елемент на системот за цевководи за лесна верификација и можност да се направат потребните промени во конфигурацијата.Слика 4 покажува пример за моделирање и анализа на дел од цевководот.
При дизајнирање на нов систем, дизајнерите на системот обично одредуваат дека сите цевководи и компоненти треба да се фабрикуваат, заваруваат, склопуваат, итн. како што се бара со кој било код што се користи. Меѓутоа, во некои доградби или други апликации, може да биде корисно за назначен инженер да обезбеди насоки за одредени производствени техники, како што е опишано во Поглавје V.
Вообичаен проблем што се среќава во апликациите за доградба е претходно загревање на заварот (став 131) и термичка обработка по заварување (став 132). Меѓу другите придобивки, овие термички третмани се користат за ублажување на стресот, спречување на пукање и зголемување на јачината на заварувањето. lded.Секој материјал наведен во задолжителниот додаток А има доделен број P. За претходно загревање, став 131 ја дава минималната температура на која треба да се загрее основниот метал пред да може да се случи заварувањето. Може да се појават негативни ефекти врз заварената површина поради неправилно термичка обработка.
Друга потенцијална област на загриженост во системите за цевки под притисок се свиоците на цевките. Цевките со свиткување може да предизвикаат разредување на ѕидот, што резултира со недоволна дебелина на ѕидот. Според став 102.4.5, кодот дозволува свиоци се додека минималната дебелина на ѕидот ја задоволува истата формула што се користи за пресметување на минималната дебелина на ѕидот за права цевка. Додатоци за намалување на свиокот за различни радиуси на свиткување. За свиткување може да биде потребна и термичка обработка пред свиткување и/или по свиткување. Став 129 дава упатства за производство на колена.
За многу системи за цевководи под притисок, неопходно е да се инсталира сигурносен вентил или вентил за ослободување за да се спречи прекумерен притисок во системот.
Во согласност со став II-1.2, сигурносните вентили се карактеризираат со целосно отворено скокачко дејство за сервисирање на гас или пареа, додека безбедносните вентили се отвораат во однос на статичкиот притисок нагоре и се користат првенствено за сервисирање на течност.
Единиците на сигурносните вентили се карактеризираат со тоа дали се отворени или затворени системи за празнење. Во отворен издув, лактот на излезот од сигурносниот вентил обично ќе се издувува во издувната цевка во атмосферата. Обично, тоа ќе резултира со помал повратен притисок. ust цевката треба да биде доволно голема за да спречи удар. Во апликациите со затворена вентилација, притисокот се акумулира на излезот на вентилот за ослободување поради компресија на воздухот во отворот за вентилација, што потенцијално предизвикува ширење на брановите на притисокот. .
Инсталациите на сигурносните вентили може да подлежат на различни сили како што е сумирано во параграф II-2. Овие сили вклучуваат ефекти на термичка експанзија, интеракција на повеќекратни вентили за ослободување што истовремено се отвораат, сеизмички и/или вибрациони ефекти и ефекти на притисок за време на настани за ослободување на притисокот. ција на системот за испуштање и карактеристиките на сигурносниот вентил. Равенките се дадени во став II-2.2 за одредување на притисокот и брзината на лактот за празнење, влезот на цевката за празнење и излезот на цевката за испуштање за отворени и затворени системи за празнење. Со користење на оваа информација, силите на реакција во различни точки во системот за издувни гасови може да се пресметаат и да се пресметаат.
Пример проблем за апликација за отворено празнење е даден во параграф II-7. Постојат и други методи за пресметување на карактеристиките на протокот во системите за празнење на вентилите за ослободување, а читателот е предупреден да потврди дека методот што се користи е доволно конзервативен. Еден таков метод е опишан од GS Liao во „Безбедност на електричната постројка и ослободување на притисокот од страна на Engineering Group Analecust во Октомври, Exhaust Exhatric. 1975 година.
Локацијата на сигурносниот вентил треба да одржува минимално растојание на права цевка од кој било свиок. Ова минимално растојание зависи од услугата и геометријата на системот како што е дефинирано во став II-5.2.1. За инсталации со повеќе вентили за олеснување, препорачаното растојание за приклучоците на гранките на вентилите зависи од радиусите на гранката и сервисните цевки, како што е прикажано во забелешката (10, може да биде во согласност со став II-1). за поврзување на потпорите на цевководите лоцирани на празнењето на релјефниот вентил со работните цевководи наместо со соседната структура за да се минимизираат ефектите од термичката експанзија и сеизмичките интеракции.Резиме на овие и други проектни размислувања при дизајнирањето на склоповите на сигурносните вентили може да се најде во став II-5.
Очигледно, не е можно да се опфатат сите барања за дизајн на ASME B31 во опсегот на овој член. Но, секој назначен инженер вклучен во дизајнот на систем за цевки под притисок треба барем да биде запознаен со овој дизајн код. Се надеваме, со горенаведените информации, читателите ќе најдат ASME B31 повреден и попристапен ресурс.
Монте К. Енгелкемиер е водач на проектот во Стенли Консултанти. Енгелкемиер е член на Инженерското здружение на Ајова, NSPE и ASME, и служи во Комитетот за кодови за електрични цевки B31.1 и Поткомитетот. Консултанти. Тој има повеќе од 6 години професионално искуство во дизајнирање цевководни системи за различни комунални, општински, институционални и индустриски клиенти и е член на ASME и Инженерското друштво во Ајова.
Дали имате искуство и експертиза за темите опфатени во оваа содржина? Треба да размислите да придонесете за нашиот уреднички тим на CFE Media и да го добиете признанието што вие и вашата компанија го заслужувате. Кликнете овде за да го започнете процесот.